academic radiology：DWI和IVIM全瘤直方图分析在纤维肉瘤风险分层中的应用

纤维肉瘤（FS）是一种纤维/肌纤维来源的恶性软组织肿瘤，通常表现出独特的异质性特征，包括细胞高度增殖、坏死、不成熟的血管生成和粘液样改变。多项研究证实，肿瘤内较高的异质性与较差的预后有关。例如，肿瘤坏死是影响FS患者总生存期和无转移生存期的一个重要因素。Ki-67标记指数（LI）是监测细胞增殖活动的最可靠的指标之一；该指数还可反映肿瘤的生物学行为，并预测治疗反应和预后。肿瘤的发展与血管生成有，因此有助于预测肿瘤的复发和转移，并可通过评估血管生成为评价抗血管生成药物的疗效提供依据。因此，对肿瘤的这些异质性特征的临床知识可能直接影响到患者的治疗决策、结果和预后评估。

记录和量化肿瘤内异质性需要成像或组织学技术。越来越多的证据表明，定量成像生物标志物可以用来对肿瘤的异质性进行有效和可重复的评估。扩散加权成像（DWI）反映了活体组织中水分子的自由运动。体内非相干运动（IVIM）建立在DWI的基础上，对水分子的扩散运动和毛细血管微循环灌注进行量化以更准确地描述组织微结构和功能的变化。一些研究表明，表观扩散系数（ADC）和纯扩散系数（D）值可用于评估细胞密度、增殖潜力和基于组织微结构差异的肿瘤缺氧情况。然而，由于肿瘤内复杂的微环境，传统的测量方法严重削弱了对组织异质性的反映，获得的平均值或最小值对于评估微观指标或治疗效果来说并不总是具有很高的敏感性或可重复性。近年来，MRI的直方图分析在研究肿瘤的各种异质性特征的分布方面显示出其价值及作用，如预测甲状腺癌的增殖活性和淋巴结转移以及预测软组织肉瘤的组织病理学分级。由于FS的低发病率和高误诊率，在临床中很难进行大规模的系统研究。

近日，发表在academic radiology杂志的一项研究建立了一组裸鼠FS模型以探讨使用DWI和IVIM全肿瘤直方图分析评估FS的坏死率、增殖水平和MVD等瘤内异质性特征的价值。

研究人员将HT-1080细胞接种在小鼠右大腿上，建立了共44个纤维肉瘤异种移植模型，并对肿瘤进行3.0T MRI的DWI和IVIM成像。整个肿瘤的直方图参数由表观扩散系数（ADC）、纯扩散系数（D）、伪扩散系数（D*）和灌注分数（f）计算。测量异质性特征，包括坏死率、细胞密度、Ki-67标记指数（LI）和微血管密度（MVD），并进行了类内相关系数（ICC）、Pearson或Spearman相关测试和接收器操作特征（ROC）。 

ADC和D直方图的第90百分位数、偏度和峰度与坏死率显示出相关性，并发现D90百分位数的相关系数最高（r = 0.485）。ADC和D直方图参数与细胞密度和Ki-67 LI显示出相关性；D_90th与细胞密度显示出最高的相关系数（r = -0.504）；而D_median与Ki-67 LI显示出最明显的相关性（r = -0.525）。D*_skewness、D*_kurtosis、D*_90th、f_mean和f_median与MVD显示出相关关系。ADC_90th、ADC_skewness、ADC_kurtosis、D_90th和D_skewnes显示了低坏死组和高坏死组之间的显著差异，组合模型显示了最佳的诊断能力（AUC = 0.882），灵敏度为97%，特异性为72.7%。 

图 FS裸鼠模型的T1WI和T2WI以及DWI和IVIM参数图。(a-b) T1WI和T2WI用于确定肿瘤的形态和信号强度，在T2WI上沿肿瘤外缘画出不规则ROI。(c-f)然后将ROI复制到ADC、D、D*和f灰阶图上

DWI和IVIM的整个肿瘤直方图参数与裸鼠纤维肉瘤模型的异质性特征相关。

原文出处：

Shaobo Fang,Yanyu Yang,Juan Tao,et al.Intratumoral Heterogeneity of Fibrosarcoma Xenograft Models: Whole-Tumor Histogram Analysis of DWI and IVIM.DOI:10.1016/j.acra.2022.11.016